환경부 산하 환경산업기술원, 고성능·저비용 집진기술 개발
환경부 산하 환경산업기술원, 고성능·저비용 집진기술 개발
  • 배상훈 기자
  • 승인 2017.10.23 16:36
  • 댓글 0
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복합재생방식 백 필터 통해 먼지배출 85% 감축
길이 15m 백 필터 적용가능… 설치공간문제 해결
▲ KC코트렐 실증시설에 설치된 복합재생방식 적용 집진장치 시험설비. 출처: 환경부

[일렉트릭파워 배상훈 기자]환경부 산하 한국환경산업기술원(원장 남광희)은 먼지 배출농도를 낮추면서도 설치비용과 면적을 크게 줄일 수 있는 산업용 집진기술을 개발했다.

이 기술은 기존 기술과 비교해 집진기 설치면적을 70%까지 줄일 수 있다. 먼지 배출농도는 기존보다 약 85% 줄인 0.356mg/Sm³로 낮출 수 있다.

개발된 기술은 복합재생방식을 활용한 백 필터(Bag Filter) 집진기술이다. 필터에 포집된 먼지를 효과적으로 제거하는 복합재생 탈진기술을 적용해 배출먼지 농도를 획기적으로 줄인다. 이는 보다 안정적인 집진장치 운전을 가능하게 한다.

필터에 먼지가 포집되면 필터가 점점 막혀 집진기 운전이 어려워지기 때문에 주기적으로 필터에 포집된 먼지를 털어내야 한다.

집진기에서 배출되는 먼지의 대부분이 이런 필터 탈진과정에서 발생하기 때문에 효과적인 필터 재생과 먼지 배출을 최소화할 수 있는 백 필터 탈진기술이 필요하다.

이번에 개발된 백 필터 복합재생 탈진기술은 외부의 청정 공기를 여과할 때의 공기흐름과 반대 방향으로 필터에 유입시킨 상태에서 압축공기를 순간적으로 분사하는 충격기류방식을 복합화한 기술이다.

기존 기술에 비해 필터에 쌓인 먼지를 보다 쉽게 털어낼 수 있기 때문에 필터 재생효율을 큰 폭으로 향상시켜 집진장치의 안정적인 운전이 가능하다.

집진기는 전극을 이용해 먼지입자를 포집하는 전기 집진기와 긴 자루형 모양의 백 필터로 먼지를 여과하는 백 필터 집진기로 구분된다. 백 필터 집진기는 전기 집진기에 비해 초기 설치비가 저렴해 중소형 집진기 시장의 80% 이상을 점유하고 있다.

2014년부터 연구 진행… 내년부터 적용 예정
개발된 복합재생 탈진 기술을 적용하면 길이 15m의 긴 백 필터를 사용해도 안정적인 운전이 가능하다. 기존 기술과 비교했을 때 집진기 설치면적과 시설비용을 크게 줄이면서 먼지 배출량도 신규 석탄화력발전소 총먼지 배출허용기준(5.0mg/Sm³) 이내로 저감할 수 있다.

집진기에 사용되는 백 필터 길이가 15m인 경우 기존에 주로 사용되는 3m 백 필터에 비해 집진기 설치면적은 70% 줄일 수 있다. 시설비용도 35% 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

한편 백 필터 길이가 증가하면 가스 배출구에 가까운 필터 상부로 처리가스가 편중돼 필터 재생 및 탈진 성능이 저하되는 현상이 발생한다. 추가로 개발된 통기도 제어 백 필터 기술은 필터 길이 전체 구간에서 균일하게 처리가스가 여과될 수 있도록 한다. 때문에 보다 안정적인 필터 재생과 집진기 운전이 가능하게 됐다.

이번 기술은 국내 산업단지 일반 제조업, 철·비철금속 주물주조업체 등 집진장치 설치에 어려움을 겪고 있는 업체들에게 우선 적용될 수 있다. 제철, 시멘트공정, 산업용 보일러, 소각로 배기가스 처리시설 등 중대형 사업장에서도 효과적으로 활용될 전망이다.

이번 고효율 저비용 집진기술은 15m 백 필터까지 적용가능하기 때문에 기존 사업장의 설치공간 문제를 해결할 수 있다. 향후 예상되는 먼지배출 기준에도 효과적으로 대응할 수 있는 수단이 될 것으로 기대되고 있다.

백 필터 집진기술은 환경부와 환경산업기술원의 ‘환경산업 선진화 기술개발사업’ 일환으로 2014년부터 연구가 진행됐다. 기술개발은 한국에너지기술연구원(연구책임자 박현설 박사)에서 수행했다.

최근에는 환경부·과학기술정보통신부·보건복지부에서 공동으로 지원하는 범부처 미세먼지 국가전략프로젝트의 집진·저감분야 실증화사업으로 선정됐다. 내년부터 본격적으로 국내외 시장에 적용될 예정이다.

남광희 환경산업기술원장은 “이번 기술이 앞으로 먼지 대량배출 사업장에 빠르게 보급·확산돼 국내 미세먼지 문제를 해결하는 데 크게 기여할 수 있길 바란다”고 밝혔다.

▲ 기존 충격기류 탈진방식(왼쪽)과 신규 개발 복합재생 탈진방식(오른쪽). 출처: 환경부

충격기류 탈진기술 단점 극복하기 위해 개발
백 필터는 처리가스의 여과방향에 따라 다른 탈진방식이 적용된다.

가장 보편적으로 사용되는 충격기류 탈진방식은 백 필터 외부에서 내부로 처리가스가 여과되는 백 필터에 적용된다. 이때 먼지는 백 필터 외부에 쌓이게 된다.

처리가스 여과시에는 필터 내·외부 압력차에 의해 필터가 내부방향으로 수축된 상태다. 충격기류 탈진방식은 압축공기를 0.1초 내외의 짧은 시간동안 백 필터 내부로 분사해 수축된 백 필터를 순간적으로 팽창시킴으로써 필터에 쌓인 먼지를 털어낸다.

충격기류 탈진방식은 수축된 백 필터를 충분히 팽창시킬 만큼의 많은 에너지(고압의 압축공기)가 필요하다. 특히 길이 15m 수준의 긴 백 필터에 대해서는 탈진효과를 기대하기 어렵다. 또한 탈진시 배출되는 먼지에 대해서는 이를 제어할 수 있는 수단이 없다.

이번 복합재생 탈진 기술은 충격기류 탈진기술의 단점을 극복하기 위해 개발됐다. 탈진하고자 하는 백 필터에 대해 여과시와는 반대방향으로 깨끗한 외부공기를 유입시킴으로써 백 필터 팽창에 필요한 에너지를 최소화한 상태에서 압축공기를 필터 내부로 분사한다.

이 복합재생기술은 길이가 15m인 백 필터에 대해서도 효과적인 탈진이 가능하다. 탈진시 필터에 형성된 기류가 여과 방향과는 반대이기 때문에 탈진조건을 적절히 제어함으로써 외부로 배출되는 먼지농도를 큰 폭으로 줄일 수 있다.


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